铬镍微合金化的碳钢核电无缝钢管及其生产方法
【专利摘要】本发明提供一种铬镍微合金化的碳钢核电无缝钢管，该钢管的成份按重量百分比为：C 0.16～0.20％、Si 0.17～0.25％、Mn 0.35～0.50％、Cr 0.15～0.30％、Ni 0.06～0.12％，余量为Fe，同时P、S、Al、Mo、Cu为钢中残余元素按标准控制量。同时还提供一种生产上述热轧无缝钢管的生产方法。本发明的效果是通过微合金化，使碳钢管的抗流体加速腐蚀速率能够降低45％左右，使钢-20℃的横向低温平均冲击功提升250％左右，达到平均80J左右，延长了钢管的使用寿命，减少了钢管的更换频率，进而提高了核电站的发电效率。从而使得钢管在低温下进行加工不会因此而产生裂纹并导致脆性断裂，增加了钢管在低温环境下的操作安全性。
【专利说明】铬镍微合金化的碳钢核电无缝钢管及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于抗流体加速腐蚀（FAC)，同时兼顾-20°C低温冲击韧性的一种铬 镍微合金化的碳钢核电无缝钢管及其生产方法，主要应用于核电站常规岛及核岛非核级部 分。
【背景技术】
[0002] 电力作为人们日常生活必不可少的能源，同时也是工业发展的血液，因此，需求量 相当大。而核电作为清洁能源，能够做到有害气体零排放，同时由于其安全性越来越高，因 此得到了国家的大力支持。
[0003] 常规岛及核岛非核级用碳钢管，由于其工作相对处于介质加速流动的环境，同时 介质为过饱和蒸汽，需要防范其流体加速腐蚀。但普通碳钢管的流体加速腐蚀速率高，为了 保证核电管运行安全，钢管需要定期进行检测和更换，增加了核电站的启停频率，降低了核 电站的运行效率，影响电网的稳定性，同时也增加了核电站其他钢管热疲劳失效的可能性。 因此碳钢管高的流体加速腐蚀速率，不仅影响了核电站的工作效率，也使得核电站的安全 性受到影响。所以降低碳钢管的流体加速腐蚀速率迫在眉睫。
[0004] 另外，我国核电站及核电装备制造企业遍布沿海大部分地区，包括了辽宁等低气 温地区，因此常规岛及核岛非核级用碳钢无缝钢管还需要考虑其-20°c低温下的冲击韧性， 以保证钢管加工及安装过程的安全性，否则钢管在低温下进行加工和安装，将会产生裂纹， 导致钢管在加工过程或者运行过程中断裂。
【发明内容】
[0005] 针对核电常规岛及核岛非核级用碳钢管的服役条件和使用条件，本发明提供了一 种铬镍微合金化的碳钢核电无缝钢管及其生产方法，能在防止发生流体加速腐蚀的同时， 兼顾具备低温冲击韧性的特性。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种铬镍微合金化的碳钢核电无缝钢管，该钢 管的成份按重量百分比为：C 0· 16?0· 20%、Si 0· 17?0· 25%、Mn 0· 35?0· 50%、Cr 0. 15?0. 30%、Ni 0. 06?0. 12%，余量为Fe,同时P、S、Al、Mo、Cu为钢中残余元素按标 准控制量
[0007] 同时还提供一种生产上述热轧无缝钢管的生产方法，步骤如下：
[0008] ①管述冶炼：管述冶炼按权利要求1所述成分范围进行控制原料；
[0009] ②轧管：管坯穿孔后，采用PQF高精度限动三辊连轧机组进行轧制，之后进行张力 减径，总变形量达500%以上；为保证钢管具有均匀的组织，张力减径后钢管的温度要求控 制在880?930°C之间，同时保证钢管冷却温度到350°C以下后再进行热处理；
[0010] ③正火热处理：由于米用微合金化，为保证合金兀素充分固溶，米用温度为920°C 进行正火热处理。
[0011] 本发明的效果是：通过添加〇. 15%?0. 30%的Cr,使碳钢管的抗流体加速腐蚀 速率能够降低45%左右，从而大大延长了钢管的使用寿命，减少了钢管的更换频率，进而提 高了核电站的发电效率。另外我国核电站及核电装备制造企业遍布沿海大部分地区，包括 了辽宁等低气温地区，如采用普通碳钢，钢管低温下的韧性差，钢管在加工及安装过程中非 常容易发生脆性断裂。为解决该问题，通过大量实验以及多组成分优化，在该碳钢中加入 0. 06%?0. 12%的Ni，使钢-20°C的横向低温平均冲击功提升250%左右，达到平均80J左 右，从而使得钢管在低温下进行加工不会因此而产生裂纹并导致脆性断裂，增加了钢管在 低温环境下的操作安全性。
【具体实施方式】
[0012] 结合实施例对本发明的铬镍微合金化的碳钢核电无缝钢管及其生产方法加以说 明。
[0013] 本发明的铬镍微合金化的碳钢核电无缝钢管，该钢管的成份按重量百分比为：C 0.16 ?0.20%、Si 0.17 ?0.25%、Mn 0.35 ?0.50%、Cr 0.15 ?0.30%、Ni 0.06 ? 0. 12%，余量为Fe,同时P、S、A1、Mo、Cu为钢中残余元素按标准控制量。
[0014] 所述的铬镍微合金化热轧无缝钢管的_20°C的低温冲击韧性达到80J，流体加速 腐蚀速率达到0. Ilmm/年。
[0015] 本发明的铬镍微合金化的碳钢核电无缝钢管的生产方法，包括有以下步骤：
[0016] ①管坯冶炼：管坯冶炼按上述成分范围进行控制原料，尤其是Cr、Ni控制在中线 附近；管坯采用模铸+锻造的工艺进行生产。
[0017] ②轧管：管坯穿孔后，采用PQF高精度限动三辊连轧机组进行轧制，之后进行张力 减径，总变形量达500%以上；为保证钢管具有均匀的组织，张力减径后钢管的温度要求控 制在880?930°C之间，温度过低钢管在两相区内变形，容易形成带状组织，温度过高，容易 形成魏氏体过烧组织，这两种组织通过后续的正火处理很难得到完全的消除，从而影响了 钢的冲击韧性。同时，保证钢管冷却温度到350°C以下后再进行热处理；
[0018] ③正火热处理：由于采用微合金化钢管含有微量合金元素，为保证合金元素充分 固溶，采用温度为920°c进行正火热处理。
[0019] 实施例1 :
[0020] 本发明的铬镍微合金化的碳钢核电无缝钢管及普通碳钢管的化学成分如下表：
[0021] 表1管坯化学成分（wt % )
[0022]
【权利要求】
1. 一种铬镍微合金化的碳钢核电无缝钢管，其特征是：该钢管的成份按重量百分比 为：C 0· 16 ?0· 20 %、Si 0· 17 ?0· 25 %、Μη 0· 35 ?0· 50 %、Cr 0· 15 ?0· 30 %、Ni 0. 06?0. 12%，余量为Fe，同时P、S、A1、Mo、Cu为钢中残余元素按标准控制量。
2. 根据权利要求1所述的铬镍微合金化热轧无缝钢管，其特征是：所述碳钢核电无缝 钢管的-20°C的低温冲击韧性达到80J，流体加速腐蚀速率达到0. 11mm/年。
3. -种如权利要求1所述铬镍微合金化的碳钢核电无缝钢管的生产方法，该方法包括 有以下步骤： ① 管坯冶炼：管坯冶炼按权利要求1所述成分范围进行控制原料； ② 轧管：管坯穿孔后，采用PQF高精度限动三辊连轧机组进行轧制，之后进行张力减 径，总变形量达500%以上；为保证钢管具有均匀的组织，张力减径后钢管的温度要求控制 在880?930°C之间，同时保证钢管冷却温度到350°C以下后再进行热处理； ③ 正火热处理：由于采用微合金化，为保证合金元素充分固溶，采用温度为920°C进行 正火热处理。
【文档编号】C22C38/44GK104294166SQ201410523983
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月8日 优先权日:2014年10月8日
【发明者】肖功业, 何彪, 张俊萍, 赵庆权, 许磊磊 申请人:天津钢管集团股份有限公司